विद्युत पारगम्यता क्या है? (प्रयोग के साथ) - शारीरिक - 2025

बिजली permittivity पैरामीटर है कि एक बिजली के क्षेत्र की उपस्थिति में एक माध्यम की प्रतिक्रिया quantifies है। इसे ग्रीक अक्षर It और निर्वात के लिए इसके मूल्य से निरूपित किया जाता है, जो अन्य मीडिया के लिए एक संदर्भ के रूप में कार्य करता है, निम्नलिखित है: following _o = 8.8541878176 x 10 ^-12 C ² / Nm ²

माध्यम की प्रकृति इसे विद्युत क्षेत्रों के लिए एक विशेष प्रतिक्रिया देती है। इस तरह, तापमान, आर्द्रता, आणविक भार, घटक अणुओं की ज्यामिति, आंतरिक प्रभाव में यांत्रिक तनाव, या यह कि अंतरिक्ष में कुछ अधिमान्य दिशा है जिसमें क्षेत्र के अस्तित्व की सुविधा है।

चित्र 1. वायु एक निश्चित वोल्टेज के ऊपर प्रवाहकीय हो जाती है। स्रोत: पिक्साबे

उत्तरार्द्ध मामले में, सामग्री को अनिसोट्रॉपी कहा जाता है। और जब न तो दिशा तरजीही होती है, तो सामग्री को आइसोट्रोपिक माना जाता है। किसी भी सजातीय माध्यम की पारगम्यता को वैक्यूम eab की पारगम्यता के कार्य के रूप में _या अभिव्यक्ति द्वारा व्यक्त किया जा सकता है:

κε = κε _या

जहां κ सामग्री की सापेक्ष पारगम्यता है, जिसे ढांकता हुआ स्थिरांक भी कहा जाता है, एक आयामहीन मात्रा जिसे कई सामग्रियों के लिए प्रयोगात्मक रूप से निर्धारित किया गया है। इस मापन को करने का एक तरीका बाद में बताया जाएगा।

डाइलेक्ट्रिक्स और कैपेसिटर

एक ढांकता हुआ एक सामग्री है जो बिजली का संचालन अच्छी तरह से नहीं करता है, इसलिए इसे एक इन्सुलेटर के रूप में इस्तेमाल किया जा सकता है। हालांकि, यह सामग्री को बाहरी विद्युत क्षेत्र में प्रतिक्रिया करने में सक्षम नहीं होने से रोकता है, जिससे यह अपना निर्माण करता है।

इस प्रकार हम आइसोट्रोपिक ढांकता हुआ पदार्थ जैसे कांच, मोम, कागज, चीनी मिट्टी के बरतन, और कुछ वसा जो आमतौर पर इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किए जाते हैं, की प्रतिक्रिया का विश्लेषण करेंगे।

ढांकता हुआ बाहरी एक विद्युत क्षेत्र एक फ्लैट समानांतर प्लेट संधारित्र के दो धातु शीट के बीच बनाया जा सकता है।

तांबा जैसे कंडक्टरों के विपरीत डाइलेट्रिक्स में मुक्त आवेशों का अभाव होता है जो सामग्री के भीतर जा सकते हैं। उनके घटक अणु विद्युत रूप से तटस्थ हैं, लेकिन आवेश थोड़ा शिफ्ट हो सकते हैं। इस तरह उन्हें इलेक्ट्रिक डिपोल के रूप में मॉडलिंग की जा सकती है।

एक द्विध्रुवीय विद्युत रूप से तटस्थ होता है, लेकिन धनात्मक आवेश ऋणात्मक आवेश से थोड़ी दूरी पर होता है। ढांकता हुआ सामग्री के भीतर और एक बाहरी विद्युत क्षेत्र की अनुपस्थिति में, द्विध्रुवीय आमतौर पर बेतरतीब ढंग से वितरित होते हैं, जैसा कि चित्र 2 में दिखाया गया है।

चित्रा 2. एक ढांकता हुआ सामग्री में द्विध्रुव अनियमित रूप से उन्मुख होते हैं। स्रोत: स्व बनाया

एक बाहरी विद्युत क्षेत्र में ढांकता हुआ

जब ढांकता हुआ बाहरी क्षेत्र के बीच में पेश किया जाता है, उदाहरण के लिए दो प्रवाहकीय चादरों के अंदर बनाई गई, द्विध्रुवीय पुनर्गठन और आरोप अलग हो जाते हैं, तो बाहरी क्षेत्र के विपरीत सामग्री में आंतरिक विद्युत क्षेत्र का निर्माण होता है। ।

जब यह विस्थापन होता है, तो सामग्री को ध्रुवीकृत कहा जाता है।

चित्रा 3. ध्रुवीकृत ढांकता हुआ सामग्री। स्रोत: स्व बनाया

यह प्रेरित ध्रुवीकरण शुद्ध या परिणामी विद्युत क्षेत्र E को कम करने का कारण बनता है, चित्र 3 में दिखाया गया एक प्रभाव, क्योंकि बाहरी क्षेत्र और आंतरिक क्षेत्र जो कि ध्रुवीकरण द्वारा उत्पन्न होता है, में एक ही दिशा है लेकिन विपरीत दिशाएं हैं। E की परिमाण किसके द्वारा दी गई है:

बाहरी क्षेत्र में कमी के कारण होता है, सामग्री के κ या ढांकता हुआ स्थिरांक नामक एक कारक में सामग्री के साथ पारस्परिक क्रिया के लिए धन्यवाद। इस मात्रा के संदर्भ में, परिणामी या शुद्ध क्षेत्र है:

ढांकता हुआ निरंतर die सामग्री की सापेक्ष पारगम्यता है, एक आयामहीन मात्रा हमेशा 1 से अधिक और वैक्यूम में 1 के बराबर होती है।

या तो। = Κε _या जैसा कि शुरुआत में वर्णित है। Ε की इकाइयाँ of _o: C ² / Nm ² या F / m जैसी हैं।

विद्युत पारगम्यता का मापन

संधारित्र की प्लेटों के बीच ढांकता हुआ डालने का प्रभाव अतिरिक्त शुल्क के भंडारण की अनुमति देता है, अर्थात, क्षमता में वृद्धि। इस तथ्य की खोज 19 वीं शताब्दी में माइकल फैराडे ने की थी।

निम्नलिखित तरीके से एक समांतर समानांतर प्लेट संधारित्र का उपयोग करके सामग्री के ढांकता हुआ निरंतर को मापना संभव है: जब प्लेटों के बीच केवल हवा होती है, तो यह दिखाया जा सकता है कि क्षमता द्वारा दिया गया है:

जहाँ C _o संधारित्र का समाई है, A प्लेटों का क्षेत्र है और d उनके बीच की दूरी है। लेकिन एक ढांकता हुआ डालने पर, क्षमता एक कारक κ से बढ़ जाती है, जैसा कि पिछले अनुभाग में देखा गया है, और फिर नई क्षमता सी मूल के समानुपाती है:

सी = κε _या । ए / डी = ε। ए / डी

अंतिम और प्रारंभिक क्षमता के बीच का अनुपात सामग्री या सापेक्ष पारगम्यता का ढांकता हुआ निरंतर होता है:

C = सी / सी _या

और विचाराधीन सामग्री की पूर्ण विद्युत पारगम्यता के माध्यम से जाना जाता है:

ε = ε _ओ । (सी / सी _ओ)

यदि आपके पास एक मल्टीमीटर है जो मापक क्षमता को मापने में सक्षम है, तो माप आसानी से किए जा सकते हैं। एक विकल्प ढांकता हुआ और बिना स्रोत से पृथक संधारित्र की प्लेटों के बीच वोल्टेज वीओ को मापने के लिए है। फिर ढांकता हुआ पेश किया जाता है और वोल्टेज में कमी देखी जाती है, जिसका मूल्य वी होगा।

फिर Then = V _या / V

हवा की विद्युत पारगम्यता को मापने के लिए प्रयोग

-सामग्री

- समायोज्य रिक्ति समानांतर फ्लैट प्लेट कंडेनसर।

- माइक्रोमीटर या वर्नियर पेंच।

- मल्टीमीटर जिसमें क्षमता मापने का कार्य होता है।

- ग्राफ पेपर।

-Process

- संधारित्र प्लेटों के बीच एक पृथक्करण d चुनें और मल्टीमीटर की मदद से क्षमता C _o मापें । मानों की तालिका में डेटा जोड़ी को रिकॉर्ड करें।

- कम से कम 5 प्लेट जुदाई के लिए उपरोक्त प्रक्रिया को दोहराएं।

- प्रत्येक मापा दूरी के लिए भागफल (ए / डी) का पता लगाएं।

- अभिव्यक्ति के लिए धन्यवाद C _o = C _o । A / d यह ज्ञात है कि C _o भागफल (A / d) के समानुपाती होता है। ग्राफ पेपर पर C _या उसके संबंधित A / d मान के प्रत्येक मान को प्लॉट करें ।

- सबसे अच्छी लाइन को नेत्रहीन समायोजित करें और इसकी ढलान निर्धारित करें। या रैखिक प्रतिगमन का उपयोग कर ढलान को ढूंढें। ढलान का मूल्य हवा की पारगम्यता है।

जरूरी

प्लेटों के बीच रिक्ति लगभग 2 मिमी से अधिक नहीं होनी चाहिए, क्योंकि समानांतर फ्लैट प्लेट कैपेसिटर की समाई के लिए समीकरण इन्फ्लुएंस प्लेटों को मानता है। हालांकि, यह एक काफी अच्छा सन्निकटन है, क्योंकि प्लेटों का पक्ष हमेशा उनके बीच अलगाव से बहुत अधिक होता है।

इस प्रयोग में, हवा की पारगम्यता निर्धारित की जाती है, जो एक निर्वात के काफी करीब है। वैक्यूम की ढांकता हुआ स्थिरांक κ = 1 है, जबकि शुष्क हवा 1. = 1.00059 है।

संदर्भ

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